Файл: Данилин Н.С. Теория и методы неразрушающего инфракрасного контроля радиоэлектронных схем.pdf

но учитываться при количественных измерениях. Здесь же отме­ тим, что применение выравнивающих эмиссионную способность поверхности платы красок или эмалей совершенно нежелательно в производстве плат. Выравнивание эмиссионной способности по­ верхности печатной платы имеет место и при использовании эпок­ сидного защитного покрытия, но так как тонкий слой эпоксидной смолы прозрачен для инфракрасных лучей (6 —0,2), то это вырав­ нивание незначительно. К тому же в настоящее время чаще исполь­ зуются металлические защитные слои и отличия в е сохраняются. Перзым этапом анализа многослойной печатной платы должно быть

'•определение калибровочного графика эмиссионной способности ос­

ленное время после их завершения по эталонному источнику «чер­ ное тело», эмиссионная способность которого е=1. На рис. 4.8 при­

80

ратуры окружающей среды, и условий теплоотвода. Если условия Дтj„= const, T0 = const легко обеспечиваются, то теплоотвод и размеры печатных проводников изменяются не только от платы к плате, но и незначительно от слоя к слою одной многослойной пе­ чаткой платы.

Дефект многослойной печатной платы определяется по рассея­

принципу «годен» — «не годен». Следует отметить, что для испы­ тания печатных проводников лучше использовать аналоговый сиг­ нал, дающий наглядное распределение температуры вдоль про­ водника.

Из количественного анализа зависимостей рис. 4.8, 4.9 опреде­ ляются следующие требования к технике инфракрасного сканиро­ вания, предназначающейся для контроля многослойных печатных плат:

—линейное разрешение — 0,5 мм;

—температурное разрешение — 0,5°С;

—диапазон температур — 25—150°С;

—обработка результата — «годен—не годен», «аналоговый сигнал»;

—производительность — не менее 5 мм/сек.

82

Г Л А В А 5

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНЫХ РАДИОМЕТРОВ

§ 5.1. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ИНФРАКРАСНОЙ СИСТЕМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Элементы инфракрасной системы обнаружения отказов интег­ ральных схем радиоэлектронной аппаратуры условно показаны на упрощенной блок-схеме (рис. 5.1.). Такое построение инфракрас-

Рие'. 5.1. Блок-схема инфракрасной системы обнаружения отказов интегральных схем.

ной системы объясняется спецификой ее назначения и решаемых задач. В отличие от существующих ИК систем ИСОН предназна­ чена для получения информации, необходимой для опознания со­ стояния объекта контроля по температурному распределению на его поверхности в определенном диапазоне электромагнитных волн. Такое комплексное решение задачи по измерению ИК излу­ чения объекта контроля в нужном диапазоне, разложению и ана­

лизу полученного терморельефа, идентификации образов на осно­ вании как априорной, так и апостериорной информации налагает особые требования на характеристики проектируемых ИСОН.

Основной проблемой создания любой системы является такой синтез ее узлов, агрегатов, блоков, при котором система выполнит возложенные на нее задачи с наибольшим эффектом. Такой син­ тез невозможен без детального изучения параметров и характе­ ристик принимаемого сигнала, условий, в которых выполняется поставленная задача, особенностей работы, узлов и устройств сис­ темы.

Так как инфракрасная система обнаружения отказов предназ­ начена для обнаружения и выделения на фоне аддитивных и муль­ типликативных помех комплексного сигнала от объекта контроля,

его обработки и дальнейшего опознания наблюдаемого термо­ рельефа, то для анализа работы ИСОН можно воспользоваться

математическим аппаратом теории приемных систем с детальным анализом всех этапов обнаружения, выделения и обработки сиг­ нала, а также характеристик самого сигнала.

ИК излучение объекта контроля в диапазоне 1—б мкм можно принимать в виде одного «монолитного» сигнала или в виде слож­

ного сигнала, который состоит из информационных элементов. «Монолитный» сигнал представляет собой не что иное, как общую

энергию ИК излучения, испускаемую объектом контроля, и может быть определен следующим образом:

Сложный сигнал представляет собой не что иное, как термо­ рельеф объекта контроля. Каждый элемент сигнала в этом случае имеет информацию об энергии ИК излучения, испускаемой эле­ ментом поверхности контролируемого объекта, и может быть оп­ ределен аналогично выражению (5.1):

84

I

где п — количество элементов поверхности объекта контроля. Прием сигнала, определяемого выражением (5.1), является

более легкой задачей, чем прием сигнала, определяемого выраже­ нием (5.3). Однако «монолитный» сигнал значительно трудней поддается обработке, так как он неоднозначно описывает состоя­ ние объекта контроля. В этом случае приходится использовать дополнительную априорную информацию о состоянии радиоэлект­ ронной схемы, которую можно получить, применяя другие методы контроля и обнаружения неисправностей. Особенно трудно опреде­ лить по общему сигналу состояние миниатюрных многофункцио­ нальных интегральных и гибридных схем. Только в отдельных случаях «монолитный» сигнал может однозначно охарактеризо­ вать состояние объекта.

Таким образом, наиболее рационально использовать сложный сигнал, каждая составляющая которого несет информацию о сос­ тоянии элемента разложения. Общее состояние объекта контроля в этом случае определяется путем анализа этих элементарных состояний.

Сложный сигнал, несущий полезную информацию, принима­ ется и подвергается обработке при наличии помех. Помехи по от­ ношению к сигналу можно разделить на внешние и внутренние. Внутренние помехи представляют собой ПК излучение подложки или основы твердотельной схемы, а также ИК излучение, вызван­ ное термораспределением за счет конвекции тепла. Внешние по­ мехи представляют собой ИК излучение атмосферы и окружаю­ щей среды в измеряемом диапазоне. Сюда же можно отнести и искусственно вызванные помехи:

Влияние вносимых помех можно значительно ослабить за счет специальных мер, которые будут рассмотрены ниже. Внутренние помехи почти невозможно ослабить, так как они являются не­ отъемлемым атрибутом сложного ИК сигнала от объекта конт­ роля.

Для получения сложного сигнала необходимо терморельеф объекта контроля разбить на отдельные элементы. Для этого мож­ но применять либо системы со сканированием, либо растровые системы. Последние в ИСОН для интегральных схем применять нецелесообразно из-за трудностей практического внедрения. Сис­ темы с линейным сканированием представляют собой устройство, преобразующее пространственное распределение терморельефа U(x;y) во временное U ( t ) . Данное преобразование значительно упрощает инфракрасную систему обнаружения неисправностей.

85